В.В.Приходченко¹, О.В.Приходченко¹, Е.И.Приходченко²

1 – Донецкая городская клиническая больница № 2 «Энергетик»

2 – Донецкий национальный технический университет

Индивидуальный подход при широкомасштабных профилактических осмотрах населения

Для проведения профилактических осмотров различных групп населения используется как индивидуальная беседа, в ходе которой выясняются многие причинно-следственные связи объективной оценки специалистом уровня здоровья пациента и его субъективной оценкой обследуемым, так и специальная аппаратура, в случае необходимости. К ней относится контактная цифровая термография, которая начала применяться в медицинской диагностике примерно в те же сроки, что и инфракрасная, получила широкое применение главным образом из-за технических трудностей, связанных с размещением большого числа датчиков на теле обследуемого, коммутацией этих датчиков и регистрацией их показаний. Тем не менее потенциально она имела некоторые преимущества перед дистанционной. Прежде всего, это наличие непосредственного контакта термодатчиков с объектом. Хотя некоторые медики считают, что прямое соприкосновение датчика с телом нарушает естественное распределение температуры, определенными конструктивными и методическими мерами можно свести этот недостаток к минимуму. Зато непосредственный контакт при наличии достаточно большого количества датчиков позволяет зафиксировать малые градиенты температуры и увеличить разрешающую способность (как температурную, так и пространственную). Поскольку между источником и приемником тепла нет никакой промежуточной среды, устраняется опасность влияния тепловых помех. А так как для контактной термографии не нужны специально оборудованные помещения, криогенные жидкости для охлаждения приемников инфракрасного излучения, исключаются сложные процедуры настройки и калибровки оборудования, то эта методика оказывается дешевле. Не последнее значение имеет и возможность ее использования в семейных поликлиниках, на профосмотрах, вне стационарных лечебных или диагностических учреждений. И наконец, именно контактная термография позволяет регистрировать температурные распределения не только на коже, но и внутри организма, в местах, доступных через естественные отверстия (например, ректальные или вагинальные обследования).

Ключевым тезисом для разработки устройств контактной термографии является их пригодность для широкомасштабного скрининга, который предполагает способность таких устройств за минимальное время и с максимальной достоверностью получать температурные карты нужного участка тела. При этом способы и устройства должны быть абсолютно безопасными для здоровья как пациентов, так и медицинского персонала – компактными, мобильными, простыми и удобными в эксплуатации.

С точки зрения термометрических свойств устройства должны обладать температурной чувствительностью не хуже 0,1°С, чтобы обеспечивать регистрацию малых температурных градиентов и в полной мере использовать преимущества дифференциальной диагностики (т.е. сравнения термограмм симметричных участков тела). С экономической точки зрения они должны быть возможно более дешевыми.

С учетом вышесказанного, Донецким физико-техническим институтом им. А. А. Галкина НАН Украины совместно с Донецкой городской клинической больницей № 2 «Энергетик» разработаны и изготовлены экспериментальные образцы термографа контактного цифрового (ТКЦ-1) для обследования молочных желез, предстательной железы, костей и суставов.

Для решения задачи контактного термографирования больших площадей поверхности тела при сохранении точности, надежности и удобства таких измерений в качестве первичных преобразователей выбраны датчики фирмы Dallas Semiconductor (США) [1]. Эти «интеллектуальные» датчики температуры представляют собой миниатюрные специализированные микропроцессоры, которые по команде компьютера или автономного микропроцессора преобразовывают температуру окружающей среды в цифровой двоичный код и пересылают этот код в однопроводную линию связи.

Датчики измеряют температуру путем подсчета тактовых импульсов генератора со слабой зависимостью частоты от температуры, проходящих сквозь строб, создаваемый генератором с сильной зависимостью частоты от температуры. Они индивидуально калибруются производителем и содержат в энергонезависимой памяти поправки на нелинейную зависимость частоты осцилляторов от температуры. Чтение температуры осуществляется в 16-битовом знакочувствительном формате.

Для связи датчиков с компьютером применяется технология MicroLAN (Miniature Local Area Network – микролокальная сеть), также разработанная фирмой Dallas Semiconductor [1]. В основу работы MicroLAN положена организация связи компьютера с периферийными устройствами через однопроводную шину. Эта шина представляет собой систему, состоящую из одного управляющего устройства (мастера шины) и одного или многих помощников (датчиков и других устройств). Циркулирующая в сети MicroLAN информация передается пакетами. При передаче или приеме пакета информации всегда производится контроль целостности пакета путем подсчета контрольной суммы. В пакете передаваемых данных содержится 8- или 16-битовая контрольная сумма. Мастер шины, приняв очередной пакет данных, подсчитывает его контрольную сумму. Если она совпадает со значением, переданным в пакете, то данные приняты без ошибок. В противном случае операция приема повторяется. Обмен информацией в сети управляется программно. Мастер шины опрашивает узлы сети и по результатам опроса производит те или иные действия. В зависимости от применяемого аппаратного адаптера сеть может быть подключена к любому порту компьютера – СОМ, LPT или USB.

Нами разработан оригинальный адаптер на базе порта LPT, снабженный системой гальванической развязки, а также использован адаптер фирмы Dallas Semiconductor для порта USB, оборудованный нами системой гальванической развязки, которая обеспечивает полную электробезопасность для пациента.

Общий вид термографа показан на рис. 1.

Рис. 1. Общий вид термографа контактного цифрового ТКЦ-1 в варианте термомаммографа

Термограф состоит из термосканера, с помощью которого осуществляется преобразование температуры в двоичный код; аппаратного интерфейса, связывающего термосканер с компьютером и обеспечивающего их гальваническую развязку; пассивного термостата, в котором хранится термосканер и проводится калибровка датчиков и компьютера.

Таким образом, из опробованных вариантов сканеров для получения распределения температуры по поверхности МЖ наиболее приемлемым оказалось размещение группы датчиков на плоской поверхности так, чтобы они образовывали квадратную матрицу. Температурная карта получается путем последовательного позиционирования этой матрицы на поверхности железы [2, 3]. В этом варианте важным является правильный выбор размера матрицы и количества датчиков в ней (иначе говоря, шага простой квадратной решетки). Анализ существующих термограмм, полученных инфракрасной термографией, например [4, 5] показал, что повышенное тепловыделение в опухоли проецируется на поверхность железы в виде тепловых аномалий, линейные размеры которых превышают 1 см. По этой причине был выбран шаг квадратной сетки датчиков 10 мм. Матрица большого размера сокращает (за счет уменьшения числа позиционирований) время, необходимое для обследования, но при этом ухудшается прилегание датчиков к выпуклой поверхности железы, особенно на периферии матрицы. Оптимальной оказалась конструкция матрицы из 6 x 6 = 36 датчиков, которая за одно позиционирование перекрывает площадь 36 см². Экспериментальным путем было установлено, что железы малых и средних размеров требуют 4-х последовательных позиционирований, в то время как большая железа – 9 позиционирований. Эти варианты предусмотрены программным обеспечением термографа.

Литература

1. Карначев А. С. Микролокальные сети / А. С. Карначев, В. А. Белошенко, В. И. Тетиевский. – Донецк : Норд Компьютер, 2000. – 199 с.

2. Деклараційний патент 70110А UA, МПК А 61 В 5/00. Спосіб ранньої діагностики пухлинних захворювань молочної залози (варіанти) / В. О. Білошенко, В. М. Варюхін, В. Д. Дорошев, О. С. Карначов, В. В. Приходченко, О. В. Приходченко ; Донецький фізико-технічний інститут НАН України. – № 20031212539 ; заявл. 26.12.2003 ; опубл. 15.09.2004, Бюл. № 9. – 10 с.

3. Патент 2276965 RU, МПК А 61 В 5/01. Способ ранней диагностики опухолевых заболеваний молочной железы / В. А. Белошенко, В. Н. Варюхин, В. Д. Дорошев, А. С. Карначев, В. В. Приходченко, О. В. Приходченко ; Донецький фізико-технічний інститут НАН України. – № 2004123044/14 ; заявл. 27.07.2004 ; опубл. 27.05.2006, Бюл. № 15. – 10 с.

4. Тепловизионный метод исследования в онкологической практике. Методические указания // НИИ онкологии им. проф. Н. Н. Петрова. Государственный оптический институт им. С. И. Вавилова, Ленинград, 1974. – 36 с.

5. Тепловизионный метод исследования в онкологической практике. Термосемиотика злокачественных и доброкачественных опухолей. Атлас термографии. – Ленинград, 1976. – 72 с.

6. Cockburn W. Breast thermography a responsible second look / W. Cockburn // www.iact-org-org/articles/articles-second-look.htm.